Prof. Claudio Benossi
Aula 05
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Introdução
Uso de redes de computadores
Tipos de redes
Internet
Protocolos
Redes de acesso
Meios físicos
Camadas de protocolos
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O que é uma rede de computadores?
◦ Conjunto de dispositivos interconectados para trocar
informações e compartilhar recursos
◦ No começo as redes eram formadas por dispositivos
convencionais (computadores pessoais)
◦ Mas e hoje? Podemos ainda utilizar a expressão: “redes de
computadores?” Somente computadores tradicionais
participam de uma rede?
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Significado da palavra “computador” é mais
amplo atualmente



Redes de computadores têm evoluído
rapidamente nas últimas décadas
Qual a razão para este crescimento?
Dois motivos principais:
◦ Necessidade de troca de informações com baixo
custo e alta velocidade
◦ Necessidade de compartilhar recursos de hardware
e de software

Troca de informações barata e rápida
◦ Instituições disponibilizando notas e informações
acadêmicas para os alunos
◦ Cursos à distância
◦ Informações de cunho geral para a sociedade
◦ Transações bancárias
◦ Marketing
◦ Comércio eletrônico
◦ E-mail

Compartilhamento de recursos de hardware e
software
◦
◦
◦
◦
◦
Impressoras
Espaço em disco
Outros processadores
Arquivos
Conexão à Internet

Redes corporativas
◦ Empresas com muitas fábricas monitorando
estoque em todas as unidades

Redes para pessoas
◦ Acesso a informações remotas
◦ Comunicação
◦ Diversão

Questões sociais
Discussão sobre o que
pode ou não pode ser
compartilhado

Alguns papéis importantes em uma rede
◦
◦
◦
◦
◦
Transmissor (origem)
Receptor (destino)
Dado a ser enviado/recebido
Canal de comunicação (link)
Interface de rede
Transmissor: geralmente dinâmico (em
um momento pode tanto estar
transmitindo quanto recebendo dados)
Canal de comunicação:
transporta os dados entre
o transmissor e o receptor
Transmissor ou origem
Canal de comunicação
interface
interface
dado
Interface de rede: conecta os
dispositivos fisicamente ao canal
de comunicação. Coloca o dado
na origem e retira no destino.
Receptor ou destino
Cada dispositivo em uma rede
possui uma identificação única. No
caso da Internet, cada host possui
um IP que é único em toda a rede.

Classificação das redes por escala
Máquina de fluxo de dados
Multicomputador
Rede Local
Rede Metropolitana
Rede Geograficamente Distribuída
Internet

Também chamada de LAN (Local Area
Network)
◦ Redes privadas
◦ Prédios, campus universitário
◦ Características principais:




Possuem poucos quilômetros de extensão
Alta taxa de transferência
Baixa ocorrência de erros
Sem roteamento da informação (caracterizado por um
broadcast)

Topologia
◦ Maneira pela qual os elementos são interligados
 Estrela

Topologia
◦ Maneira pela qual os elementos são interligados
 Barra

Topologia
◦ Maneira pela qual os elementos são interligados
 Anel

Também chamada de MAN (Metropolitan Area
Network)
◦ Abrangem a região metropolitana de de uma cidade
◦ Versão ampliada de uma LAN
◦ Existe roteamento de informação, mas é
transparente para o usuário final
(telecomunicações)

Utilizam o padrão DQBD (Distributed Queue
Dual Bus)
◦ Dois cabos interligam os computadores, um para
cada direção
Direção do fluxo do barramento
Head-end
Head-end
Direção do fluxo do barramento

Também chamadas de WAN (Wide Area
Network)
◦
◦
◦
◦
Engloba uma vasta região (estado, país, continente)
Transmissão baixa (comparado às LANs)
Alta taxa de erros
Possui roteamento da informação

Segmento que mais cresce na indústria de
computadores
◦
◦
◦
◦
Conexão em carros, aviões, qualquer lugar
Escritório portátil
Custo reduzido de infra-estrutura
Suporte a aplicações móveis

Rede de computadores mundial
◦ Conecta milhões de equipamentos de computação
em todo o mundo


Equipamentos são chamados de hosts ou
sistemas terminais
Aplicações da Internet (a Web, e-mail, etc)
são programas de aplicação de rede

Os hosts operam protocolos que controlam o
envio e o recebimento de informações na
Internet
◦ TCP e IP: protocolos mais importantes da Internet
◦ Conhecidos coletivamente como TCP/IP

Os hosts são conectados entre si por enlaces
(links) de comunicação
◦ Cabos coaxiais, fibra óptica, etc

Sistemas finais são geralmente conectados
por equipamentos de comutação (troca)
◦ Roteadores (routers)
◦ Encaminha a informação (pacotes de dados) do
enlace de entrada para o enlace de saída

Internet: rede de redes
◦ Conjunto interconectado de redes públicas e
privadas (Internet e Intranet)

Internet:
◦ Levemente
hierárquica
◦ Provedores de
serviços de
Internet (ISPs)
ISP local
Servidor
ISP regional
Roteador
Estações fixas
Rede
corporativa
Estações móveis
ISP local  ISP regional  ISP nacional e internacional

Internet pública:
◦ A rede global discutida anteriormente

Internet privada:
◦ Redes privadas, onde os computadores não são
acessíveis às máquinas externas
◦ Coorporações, orgãos governamentais, etc
◦ Chamada de Intranet
 Usam a mesma tecnologia da Internet (computadores,
roteadores, protocolos, padrões...)

Dois tipos de serviço às aplicações
distribuídas:
◦ Orientado à conexão
 Garante envio correto das informações
◦ Não-orientado à conexão
 Não garante a corretude da entrega das informações

Os hosts podem ser divididos em duas
categorias:
◦ Clientes
 Comumente estações de trabalho comuns
 Pedem determinado serviço
◦ Servidores
 Comumente máquinas mais poderosas
 Provêem determinado serviço

Modelo que predomina na Internet

Utilizado por inúmeras aplicações populares
◦
◦
◦
◦
◦
Web
E-mail
Transferência de arquivos
Grupos de discussão
Login remoto

Aplicações distribuídas
◦ Cliente e servidor em máquinas e redes diferentes

Tipos de servidores:
◦
◦
◦
◦
Arquivos (serviços de armazenamento e acesso às informações)
Banco de dados (BDs e processos de consulta)
Impressão (serviços de impressão)
Comunicação (procedimentos de acesso à rede e interface com
os dispositivos dos usuários)
◦ Gerenciamento (tráfego da rede, desempenho, identificação de
falhas)
◦ ...

Como ligar dois hosts ao primeiro roteador?
◦ Redes de acesso
 Residenciais
 Institucionais
 Móveis
ISP local
Servidor
ISP regional
Roteador
Estações fixas
Rede
corporativa
Estações móveis

Discado via modem (dial-up)

RDSI: rede digital de serviços
integrados (ISDN)
◦ Até 56 Kbps, acesso direto ao
roteador (conceitualmente)
◦ 128 Kbps, conexão digital ao
roteador

ADSL: asymmetric digital
subscriber line
◦ Até 1 Mbps de casa ao roteador
◦ Até 8 Mbps do roteador a casa
 Telefônica, Telemar, GVT
◦ Usuário é mais consumidor do que
produtor de informações

HFC: hybrid fiber coax
◦ Assimétrico: até 10Mbps p/ a casa, 1 Mbps p/ a
rede;
◦ Rede de cabo e fibra liga casa ao roteador do
provedor
 Acesso compartilhado ao roteador pelas casas;
 Problemas: dimensionamento, congestionamento;
 Disponibilidade: via companhias de TV a cabo;
 Ex.: NET, TVA

Rede local (LAN) da empresa/universidade liga
sistema terminal ao 1º roteador
• Ethernet: cabo compartilhado ou dedicado usado para
acesso ao roteador, 10 Mbps, 100 Mbps, Gigabit Ethernet
• Disponibilidade: corporações, instituições, redes locais e
domésticas
• Roteador de borda roteia pacotes com destino externo à
LAN


Rede de acesso sem fio liga ao roteador
Redes locais sem fio:
◦ Espectro de rádio substitui o cabo
◦ Exemplo: IEEE 802.11 a/b/g/n (WiFi)

Acesso sem fio não local:
◦ CDPD: acesso sem fio ao roteador do provedor via rede de
telefonia celular
Roteador
◦ IEEE 802.16 (WiMAX)
◦ Protocolo MAC
 Controla o acesso ao meio
Estação
Base
Sistemas móveis


São os caminhos físicos através dos quais
ocorre a comunicação entre
remetente/destinatário
Podem ser classificados em:
◦ Guiados
 Meios físicos como cabos coaxiais, fibra óptica, ...
◦ Não-guiados:
 Usa atmosfera terrestre ou o espaço
 Satélites, microondas, infravermelho, ...

Capacidade limitada pelos parâmetros de
distância e tipo da rede
◦ Restrição de largura de banda
◦ Restrição na taxa de transmissão (em bits/segundo)
◦ Mais comuns são:
 Cabos coaxiais
 Pares trançados
 Fibra óptica

Cabo Coaxial
◦ Fio de cobre esticado na parte central envolvido por um
material dielétrico isolante (não conduz corrente elétrica)
◦ O isolante é protegido por um condutor cilíndrico
◦ O condutor externo é coberto por uma camada plástica
protetora

Cabo coaxial
◦ Largura de banda depende do tamanho do cabo
◦ Em cabos de 1km, pode se chegar a uma taxa de 1
a 2 Gbps
◦ Bidirecionais
◦ Foram muito usados no sistema telefônico, mas
têm sido substituídos por fibra óptica

Cabo de Par Trançado
◦ UTP (Unshielded Twisted Pair)
 Sem blindagem (mais usado)
◦ STP (Shielded Twisted Pair)
 Com blindagem
◦ Consistem em dois fios de cobre encapados,
enrolados de forma helicoidal para diminuir a
interferência elétrica entre os fios
 Categoria 3: fio telefônico, Ethernet de 10Mbps
 Categoria 5: Ethernet de 100 Mbps

Cabo de fibra ótica:
◦ Meio de transmissão: fibra de vidro ultrafina, iluminada por
pulsos de luz
 Luz indica um bit 1, ausência de luz indica um bit 0
◦ Operação de alta velocidade:
 Ethernet de 100 Mbps
 Transmissão de alta velocidade ponto a ponto (ex.: 10
Gbps)
◦ Baixa taxa de erros

Cabos de fibra óptica
Capa externa
Extremidade de um cabo com 3 fibras

Necessidade de transmissão em locais onde
não podem ser passados cabos ou a
passagem dos mesmos é impossível
◦ Desertos, pântanos, etc

Meios mais conhecidos:
◦ Satélites
◦ Microondas
◦ Infravermelho

Satélites
◦ Meio mais conhecido no Brasil
◦ Distâncias grandes
 Causam retardos na comunicação
◦ Canais de até 50Mbps

Microondas
◦ Transmissão de ondas de rádio com maiores frequências
 Canais de até 155Mbps
 Envio direcionado (evitando que qualquer um receba o sinal)

Infravermelho
◦ Distâncias pequenas e muita interferência do meio

Conjunto de regras que determinam como
deve ocorrer a comunicação entre duas
estações em uma rede
◦ Mensagens específicas são enviadas
◦ Ações específicas são tomadas

Analogia humana
Oi
Oi
Você é gremista?
CLARO que sim!
tempo

Em redes de computadores
◦ Máquinas em vez de pessoas
◦ Toda comunicação na Internet é governada por
protocolos
Protocolos definem
formato, ordem de
mensagens enviadas e
recebidas entre
entidades de rede e
ações tomadas ao enviar
ou receber uma
mensagem.

Em redes de computadores
Pedido de conexão
Resposta positiva
GET: http://www.inf.unisinos.br
<arquivo>
tempo

Em sistemas de comunicação existem
mensagens de controle desta comunicação
além dos dados que se quer enviar
◦ análogo ao sistema postal

Para um protocolo funcionar
◦ atender a todas as funções necessárias
◦ que as duas máquinas ou entidades entendam as
mensagens recebidas
◦ que respondam da mesma forma às mensagens

Capacidade de transmissão é dividida entre
sinalização e informação
◦ diferentes protocolos terão diferentes overheads
◦ velocidade efetiva não considera overhead

Redes são complexas!
◦ Muitos componentes
 Hosts





Roteadores
Enlaces
Aplicações
Protocolos
Hardware, Software…
Pergunta:
Existe alguma
esperança de organizar
a estrutura da rede? Ou
pelo menos, organizar
nossa discussão de
redes?

Redes de computadores modernas
◦ organizadas de uma forma estruturada
◦ componentes hierarquizados em camadas

Por quê?
◦ isolar as camadas superiores dos detalhes de
implementação dos níveis inferiores
◦ possibilitar a substituição da implementação de
uma camada por outra
Passagem (compra)
Passagem (reclama)
Bagagem (entrega)
Bagagem (recupera)
Portão (embarque)
Portão (desembarque)
Decolagem
Aterrissagem
Roteamento do avião
Roteamento do avião
Roteamento do avião
Uma série de passos...


Por que usar camadas?
Ao lidar com sistemas complexos:
◦ Estrutura explícita permite identificação de relações entre
componentes do sistema complexo.
 Modelo de referência para discussão.
◦ Modularização facilita implementação, atualização do
sistema
 Mudanças de implementação do serviço da camada é
transparente ao resto do sistema
 Exemplo: mudança no procedimento do portão não afeta o
resto do sistema

Pilha de Protocolos da Internet
◦ Aplicação: suporta aplicações de rede
 FTP, SMTP, HTTP
◦ Transporte: transferência de dados entre
sistemas terminais
Aplicação
Transporte
 TCP, UDP
◦ Rede: roteamento de datagramas da origem
ao destino
 IP
◦ Enlace: transferência de dados entre
elementos de rede vizinhos
 PPP, ethernet
◦ Física bits “nos fios”
Rede
Enlace
Física

Camadas são implementadas como processos em
hardware ou software
◦ realizam funções próprias de cada nível
◦ são denominados entidades de nível n


Entidades de um mesmo nível n em cada máquina
trocam informações entre si de acordo com um
protocolo n
As entidades n utilizam serviços n-1 providos
pelos níveis inferiores e fornecem serviços ao nível
n+1

Dados não são transmitidos diretamente da
entidade n de uma máquina para a entidade n de
outra
◦ cada camada passa dados e informações à camada
imediatamente inferior


Entre duas camadas adjascentes existe uma
interface que define as primitivas e serviços que a
camada inferior oferece à superior
A definição clara destas interfaces é fundamental
no isolamento entre camadas
3
I like
my aunt
Carmen
mensagem
Eu gosto da
minha tia
Carmen
filósofo
2
L: holandês
Ik hou van
mijn tante
Carmen
Informação
para o tradutor
remoto
tradutor
L: holandês
Ik hou van
mijn tante
Carmen
Informação para a
secretária remota
1
Fax # --L: holandês
Ik hou van
mijn tante
Carmen
Fax # --L: holandês
Ik hou van
mijn tante
Carmen
secretária
B
C
Aplicação
Aplicação
Aplicação
Transporte
Transporte
Transporte
Rede
Rede
Rede
Enlace
Enlace
Enlace
Física
Física
Física
A